模式识别受体
模式识别受体(Pattern Recognition Receptors,PRRs)是 固有免疫 系统中一类主要表达于 抗原呈递细胞(如 树突状细胞、巨噬细胞)表面的种系编码受体。作为免疫系统的“哨兵”,PRRs 的核心功能是识别两类特定的分子模式:外源性的 病原体相关分子模式 (PAMPs)(如细菌的 脂多糖)和内源性的 损伤相关分子模式 (DAMPs)(如细胞坏死释放的 ATP)。PRRs 一旦激活,会立即启动下游信号转导通路(如 NF-κB通路),诱导 炎症反应 和 干扰素 的产生,并为后续激活 适应性免疫 提供必要的共刺激信号。
核心原理:种系编码的智慧
PRRs 的概念最早由 Charles Janeway 于 1989 年提出。与适应性免疫中通过基因重排产生数以亿计的 BCR/TCR 不同,PRRs 是由种系基因 (Germline Genes) 直接编码的。这意味着它们的数量有限(人类仅有数十种),但每一种都针对 进化 过程中微生物最保守、最致命的特征。
分布策略
为了全方位监控病原体,PRRs 部署在细胞的三道防线上:
1. 细胞膜表面: 监控细胞外环境(如细菌、真菌)。
2. 内体 (Endosome) 膜上: 监控被吞噬进来或通过病毒入侵进入的核酸。
3. 细胞质 (Cytoplasm) 内: 监控已经逃逸到胞浆内的细菌或病毒复制产物。
家族分类:从膜到核
根据蛋白结构和定位,PRRs 主要分为以下五大家族。它们各司其职,共同构成了密不透风的监控网。
| 家族 | 位置 | 功能与配体 |
|---|---|---|
| Toll样受体 (TLRs) |
细胞膜 / 内体 | 最经典的家族。TLR4 识别细菌 脂多糖 (LPS);TLR3/7/9 在内体识别病毒核酸(DNA/RNA)。主要激活 NF-κB 和 IRF 途径。 |
| NOD样受体 (NLRs) |
细胞质 | 识别胞内细菌(如肽聚糖)。关键亚型 NLRP3 可组装成 炎症小体 (Inflammasome),活化 Caspase-1,导致 IL-1β 释放和 细胞焦亡。 |
| RIG-I样受体 (RLRs) |
细胞质 | 专门识别病毒的 双链RNA。主要成员 RIG-I 和 MDA5 是抗病毒免疫的核心,强力诱导 I 型干扰素。 |
| C型凝集素受体 (CLRs) |
细胞膜 | 主要识别 真菌 细胞壁成分(如葡聚糖、甘露聚糖)。如 Dectin-1。 |
| cGAS-STING (CDS) |
细胞质 | DNA 传感器。识别胞浆内异常出现的 DNA(源自病毒、细菌或自身损伤线粒体)。是连接固有免疫与 肿瘤免疫 及自身免疫病的关键枢纽。 |
应用前沿:疫苗与免疫治疗
对 PRRs 的理解彻底改变了现代医药研发,特别是 疫苗学 和 免疫肿瘤学。
- 新型佐剂设计: 传统铝佐剂机制不清,而现代佐剂多为 PRR 激动剂。
• AS04 (GSK): 含 MPL(单磷酰脂A),是 TLR4 激动剂,用于 HPV疫苗。
• CpG ODN: TLR9 激动剂,模拟细菌 DNA,强力激活 B 细胞和 pDC。 - 肿瘤免疫治疗: 利用 STING 激动剂 激活肿瘤微环境中的固有免疫,将“冷肿瘤”变为“热肿瘤”,增强 PD-1 抗体的疗效。
- 自身免疫病: PRRs 误识别自身核酸是 系统性红斑狼疮 (SLE) 等疾病的病因。TLR7/9 拮抗剂正在研发中。
学术参考文献 [Academic Review]
[1] Janeway CA Jr. (1989). Approaching the Asymptote? Evolution and Revolution in Immunology. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology.
[点评]:历史性文献。Janeway 在此文中首次提出了 PRRs 和 PAMPs 的假说,预测了固有免疫在启动适应性免疫中的决定性作用。
[2] Medzhitov R, Preston-Hurlburt P, Janeway CA Jr. (1997). A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity. Nature.
[点评]:里程碑式发现。克隆了人类第一个 Toll 样受体 (TLR4),证实了 PRR 假说,开启了固有免疫研究的黄金时代。
[3] Akira S, Uematsu S, Takeuchi O. (2006). Pathogen recognition and innate immunity. Cell.
[点评]:审视者 Akira (审良静男) 的权威综述,全面总结了 TLRs、RLRs 和 NLRs 的配体特异性及信号通路。